[發明專利]寬帶射頻信號幅相控制方法、模塊及光控波束形成裝置

在審

• 申請號: 202210446311.5
• 申請日: 2022-04-26
• 公開（公告）號: CN114650204A
• 公開（公告）日: 2022-06-21
• 發明（設計）人: 王祥傳;徐上哲;潘時龍;劉熙;楊悅;馬叢
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: H04L27/08
• 分類號: H04L27/08;H04L27/18;H04B7/06
• 代理公司: 北京德崇智捷知識產權代理有限公司 11467
• 代理人: 楊楠

本發明公開了一種寬帶射頻信號幅相控制方法，令調制有所述寬帶射頻信號的線偏振調制光信號通過級聯的若干段保偏光纖和檢偏器，然后進行光電探測；通過調整進入各段保偏光纖的線偏振調制光信號的偏振方向對準相應保偏光纖的快軸或慢軸的不同組合來實現對光電探測所輸出寬帶射頻信號的相位進行控制，并通過調整進入檢偏器的線偏振調制光信號的偏振方向與檢偏器檢偏軸之間的角度來實現對光電探測所輸出寬帶射頻信號的幅度進行控制。本發明還公開了一種寬帶射頻信號幅相控制模塊及一種光控波束形成裝置。相比現有技術，本發明可在對寬帶射頻信號的幅度和相位進行精準控制的同時，實現對幅相耦合的有效抑制。

技術領域

本發明涉及微波光子雷達技術領域，尤其涉及一種寬帶射頻信號幅相控制方法。

背景技術

雷達是人類感知世界的重要手段，廣泛應用于軍事和民用領域。傳統的雷達技術是基于電子器件實現的，受電子器件的限制，傳統雷達的帶寬已經不能滿足當下大帶寬、高速率的通信需求。此外，傳統雷達采用電移相器實現天線陣列的波束形成，該法適用于窄帶信號。寬帶條件下，采用移相器會出現波束傾斜的現象。微波光子技術的出現為雷達的發展提供了新的思路，同時可以有效的解決波束傾斜問題。

光控波束形成是微波光子雷達的關鍵技術之一，它是利用光波控制微波(光控射頻技術)，即利用微波光子鏈路在光域實現對射頻信號的延時(相位)和幅度的控制，從而實現雷達波束的掃描控制。光控波束形成的關鍵部分是光真延時模塊和光幅度控制單元，理論上它能有效克服寬帶信號時陣列天線波束傾斜的問題。但實際應用時，光控波束形成系統仍然面臨著幅相耦合導致波束畸變以及延時相位受外界影響導波束致指向偏轉的問題。

近幾十年來，光控波束形成系統已經產生了大量的研究結果，可以分為基于光路切換的方案和基于波長選擇的方案。大多數現有的方案普遍使用光衰減器來控制信號的幅值，然而因為光衰減器本身特點，在調節衰減大小時必然引入一段延時，且延時變化非線性難以補償。H.Matsuzawa等人(參見文獻[T.Akiyama,H. Matsuzawa,E.Haraguchi,H.Sumiyoshi,and R.Suzukit,“Spatial light modulator based optically controlledbeamformer for variable multiple-spot beam antenna,”in Proc.IEEEInt.Top.Meet.Microw.Photon.,Singapore,2011,pp.401-404.])使用兩個空間光調制器單獨調節光信號的幅度和相位從而降低耦合幅度和相位的大小。然而，該系統最后需要將空間光束注入光纖，存在能量泄漏的現象，這將造成不等的功率損失，即各鏈路存在未知的幅度調控。另外，空間光系統對系統穩定性的要求很高，系統關鍵部件的抖動必然引入耦合幅相。且由于空間光調制器的尺寸限制，相關技術很難集成。另外有研究表明相控陣系統中存在幅相耦合時，其方向圖的波束指向會發生偏轉，主瓣能量分散到旁瓣上，邊帶抑制比惡化。因此，有必要尋求有效的幅相耦合抑制技術。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于克服現有技術不足，提供一種寬帶射頻信號幅相控制方法，可在對寬帶射頻信號的幅度和相位進行精準控制的同時，實現對幅相耦合的有效抑制。

本發明具體采用以下技術方案解決上述技術問題：

一種寬帶射頻信號幅相控制方法，令調制有所述寬帶射頻信號的線偏振調制光信號通過級聯的若干段保偏光纖和檢偏器，然后進行光電探測；通過調整進入各段保偏光纖的線偏振調制光信號的偏振方向對準相應保偏光纖的快軸或慢軸的不同組合來實現對光電探測所輸出寬帶射頻信號的相位進行控制，并通過調整進入檢偏器的線偏振調制光信號的偏振方向與檢偏器檢偏軸之間的角度來實現對光電探測所輸出寬帶射頻信號的幅度進行控制。

優選地，所述若干段保偏光纖的快軸與慢軸間的延時差為定值，或者按照等差遞增，或者按照二倍遞增。